用于对齐光学封装件的方法和系统技术方案

一种用于将束斑与波长转换装置的波导部分对齐的方法包括扫描波长转换装置的输入面上的束斑同时测量该装置的输出强度，由此生成多条快扫描线的每一条的输出强度。然后基于每条快扫描线的输出强度确定第一对齐设定点。然后在包含第一对齐设定点的快扫描线上进行束斑的第二扫描，同时沿快扫描线测量每个点的输出强度。然后基于第二扫描期间测量的输出强度确定第二对齐设定点。然后利用第一对齐设定点和第二对齐设定点使束斑与波导部分对齐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对齐光学封装件的方法和系统相关申请的交叉参照本申请要求2008 年 1 月 30 日提交的题为 “METHODS AND SYSTEMS FOR ALIGNING OPTICAL PACKAGES (用于对齐光学封装件的方法和系统)”美国专利申请S/N. 61/062，973 的优先权，该申请通过引用结合于此。
技术介绍
本专利技术一般涉及半导体激光器、激光器控制器、光学封装件以及包含半导体激光 器的其它光学系统。更具体地，本专利技术涉及用于对齐光学封装件的方法和系统，包括半导体 激光器和二次谐波发生(SHG)晶体或另一种类型的波长转换装置。专利技术概要可通过将诸如红外或近红外分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器 (DBR)激光器或法布里-佩罗特激光器之类的单波长激光器与诸如二次谐波产生(SHG)晶 体之类的光波长转换装置组合来形成短波长光源。典型地，SHG晶体用于产生基波激光信 号的较高次谐波。为此，优选将激光发射波长调谐至波长转换SHG晶体的光谱中心，且激光 器的输出在波长转换晶体的输入面处优选地与波导部分对齐。诸如MgO掺杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体之类的典型SHG晶体的波导光学 模场直径可以在几微米的范围内。结果，本专利技术人已经认识到将来自激光二极管的束与SHG 晶体的波导正确对齐是极富挑战性的。因此，本专利技术的一个目的是提供用于对齐光学封装 件中的组件的方法和系统，该光学封装件利用激光二极管连同SHG晶体或其它类型的波长 转换装置来从较长波长源(例如，近红外激光二极管)生成较短波长辐射(例如，绿色激 光)。根据本专利技术的一个实施例，一种用于对齐具有激光器、波长转换装置和至少一个 可调光学组件的光学封装件的方法包括利用可调光学组件将激光器的束斑指引到波长转 换装置的输入面上。在一个实施例中，可调光学组件可包括与单个透镜结合使用的可调微 机电系统(MEMS)以将激光器的束斑指引到波长转换装置的输入面上。然后在快扫描线上 执行波长转换装置的输入面上的束斑的第一扫描，同时测量波长转换的输出强度。通过使 可调光学组件以可调光学组件的驱动机构的近似谐振频率关于第一扫描轴振荡来执行第 一扫描。然后沿正交扫描线使束斑的第一扫描步进，以生成多条快扫描线中的每一条的输 出强度。然后基于多条快扫描线的每一条的输出强度来确定沿正交扫描线的第一对齐设定 点。然后在包含第一对齐设定点的快扫描线上进行束斑的第二扫描，同时测量波长转换装 置的输出强度，由此测量沿第二扫描的每个点的输出强度。然后基于沿包含第一对齐设定 点的快扫描线测量的输出强度确定第二对齐设定点。第一对齐设定点和第二对齐设定点限 定束斑与波长转换装置的波导部分对齐的位置。然后，利用第一对齐设定点和第二对齐设 定点将束斑定位在波长转换装置的波导部分上。根据本专利技术的另一个实施例，一种用于将束斑与波长转换装置的波导部分对齐的 方法包括通过调节可调光学组件的位置或状态同时测量波长转换装置的输出强度，沿快扫描线快扫描波长转换装置的输入面上的束斑。然后，沿正交扫描线使所述束斑的快扫描步 进，以生成多条快扫描线的每一条的多个输出强度。然后基于每条快扫描线的平均输出强 度来确定沿正交扫描线的第一对齐设定点。然后，在包含第一对齐设定点的快扫描线上执 行束斑的慢扫描同时测量波长转换装置的输出强度，从而生成沿包含第一对齐设定点的快 扫描线的多个点的多个输出强度。然后基于沿包含第一对齐设定点的快扫描线测量的输出 强度确定第二对齐设定点。第一对齐设定点和第二对齐设定点限定束斑与波长转换装置的 波导部分对齐的位置。然后，利用第一对齐设定点和第二对齐设定点将束斑定位在波长转 换装置的波导部分上。在本专利技术的另一个实施例中，一种光学系统包括激光器、波长转换装置、透镜组、 一个或多个可调光学组件、光学检测器以及控制器。波长转换装置包括波导部分和输入面。 光学检测器耦合到控制器并定位成测量波长转换装置的输出强度。透镜组和可调光学组件 被配置成将激光器的束斑指向波长转换装置的输入面。控制器被配置成控制可调光学组件 关于第一扫描轴和第二扫描轴的位置，使得激光器的束斑可定位在波长转换装置的输入面 上。还可将控制器配置成沿快扫描线在波导装置的输入面上执行束斑的第一扫描同时使 沿正交扫描线的第一扫描步进；基于多条快扫描线的多个输出强度确定第一对齐设定点； 在包含第一对齐设定点的快扫描线上执行束斑的第二扫描；以及基于第二扫描期间测量的 输出强度确定第二对齐设定点。还可将控制器配置成利用第一和第二对齐设定点定位可调 光学组件，使得束斑与波长转换装置的波导部分对齐。将在以下详细描述中阐述本专利技术的附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度 上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描 述、权利要求书以及附图的本文所述的本专利技术可认识到。应当理解的是，以上一般描述和以 下详细描述两者给出本专利技术的实施例，并且它们旨在提供用于理解所要求保护的本专利技术的 本质和特性的概观或框架。附图说明本专利技术的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时得到最好地理解， 在附图中相同的结构使用相同的附图标号指示，且附图中图1是根据本专利技术的一个实施例的启用MEMS镜的光学对齐封装件的示意图；图2是波长转换装置的输入面上的束斑的示意图。图3是波长转换的输入面上的束斑的快扫描的示意图。图4是波长转换装置的输入面上包含第一对齐设定点的快扫描线上的束斑的慢 扫描的示意图。具体实施例方式最初参照图1，尽管在与频率或波长转换半导体激光源的设计和制造有关的易于 获得的技术文献中教示了其中可包含本专利技术的特定实施例的概念的各种类型光学封装件 的一般结构，但可一般参考包括例如半导体激光器10(在图1中标记为“ λ ”)和波长转换 装置20(在图1中标记为“2ν”)方便地示出本专利技术的特定实施例的概念。在图1所示配置 中，由半导体激光器10发出的近红外光通过一个或多个可调光学组件30和适当的透镜组35耦合到波长转换装置20的波导部分，该透镜组35可包括一个或多个单或多组件配置的 光学元件。图1所示的光学分封装件尤其用于从多种长波长半导体激光器产生多种短波长 激光束，且可用作例如激光器投影系统中的可见激光源。可调光学组件30尤其有用，因为通常很难将半导体激光器10发出的输出束聚焦 到波长转换装置20的波导部分。例如，诸如MgO掺杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体之 类的典型SHG晶体的波导光学模场直径可以在几微米的范围内。共同参照图1和2，透镜 组35与可调光学组件30合作，以在波长转换装置20的输入面22上产生可比大小的束斑 15。可调光学组件30被配置成通过调节可调光学组件的驱动机构来引入束角偏差，并且如 此可用于通过改变束斑15在波长转换装置20的输入面22上的位置直到它与波长转换装 置20的波导部分24对齐来将束斑15与波长转换装置20的波导部分24有效对齐。在一个实施例中，可通过在波长转换装置20的光路中设置例如分束器40和光学 检测器50，来监视束对齐。光学检测器50可操作地耦合至微控制器或控制器60 (图1中标 记为“ μ C”)，使得来自光学检测器50的输出信号由控制器60接收。控制器60可被配置 成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对齐包括激光器、波长转换装置和至少一个可调光学组件的光学封装件的方法，所述方法包括：利用所述可调光学组件将所述激光器的束斑指引到波长转换装置的输入面上；测量所述波长转换装置的输出强度；通过使所述可调光学组件以所述可调光学组件的驱动机构的近似谐振频率关于第一扫描轴振荡，来执行所述波长转换装置的输入面上所述束斑的第一扫描；沿正交扫描线使所述束斑的扫描步进，以生成所述波长转换装置的输入面上多条快扫描线的多个输出强度；基于所述多条快扫描线的多个输出强度来确定沿所述正交扫描线的第一对齐设定点；沿包含所述第一对齐设定点的快扫描线在所述波长转换装置的输入面上执行所述束斑的第二扫描，以生成沿所述第二扫描的点的输出强度；基于所述第二扫描期间生成的输出强度确定沿所述第二扫描的第二对齐设定点，其中所述第一对齐设定点和所述第二对齐设定点限定束斑与所述波长转换装置的波导部分对齐的位置；以及利用所述第一对齐设定点和所述第二对齐设定点将所述束斑定位在所述波长转换装置的波导部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J高里尔，GA皮尔驰，DO里基茨，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]